När det gäller batterikopparfolie kommer vi huvudsakligen att förklara i detalj den framtida utvecklingsriktningen och tillverkningsprocessen för kopparfolie.
I litiumjonbatterier beläggs de positiva och negativa aktiva materialen på substratet för att bilda polstycken och lindas sedan eller staplas för att bilda en batterikärna. Basmaterialen som används här är främst kopparfolie och aluminiumfolie. Den nuvarande litiumbatteriets katod är aluminiumfolie och den negativa elektroden är kopparfolie. Detta beror på att koppar lätt oxideras i den positiva elektroden med en högre potential, och ytan på aluminiumfolien har ett tätt lager. Oxidskiktet skyddar aluminiumet inuti vid höga potentialer. Den här artikeln talar främst om den vanliga kopparfolien för negativa elektroder.
Koppar har hög mekanisk styrka och utmärkt elektrisk ledningsförmåga. Dess innehåll i jordskorpan är cirka 0,01 %. Det finns mestadels i form av kopparmalm i naturen. Kopparfolie kan delas in i elektrolytisk koppar och valsad koppar enligt dess olika tillverkningsmetoder. Valsad koppar har god duktilitet och höga tekniska svårigheter i produktionen. Dess förberedelse kräver många processer och kostnaden är hög. Det finns få inhemska företag. Företag som använder denna metod för att producera bra inkluderar Olin Brass i USA, japanska Nippon Mining och andra företag.
För närvarande produceras det mesta av kopparfolien som används i battericellsfabriker genom elektrolys. 1922 uppfann Edison metoden med kontinuerlig elektrolytisk kopparfolie och ansökte om ett patent. Den använde en kontinuerligt roterande metallrulle nedsänkt i kopparsulfatelektrolyt som katod och olöslig metall som anod. Födelsen av denna metod markerade början av den elektrolytiska kopparindustrin. År 1937 satte Anaconde Copper Factory i USA Edisons patent i produktion och producerade framgångsrikt elektrolytisk kopparfolie. Under hela historien om utvecklingen av elektrolytisk kopparfolie kan vi finna att den alltid har följt trenden med tryckta kretskort. Med den storskaliga tillämpningen av litiumjonbatterier i hemelektronik har elektrolytisk kopparfolie tagits in i ett nytt område som anod. Strömavtagare, med sin goda elektriska ledningsförmåga, motstånd mot krossning och låg kostnad, har snabbt främjats och applicerats i stor skala. Nu med storskalig marknadsföring och tillämpning av nya energifordon, 5G och energilagring, har efterfrågan på elektrolytisk kopparfolie visat en ny explosion.
För att öka den volymetriska energitätheten för batterikärnan så mycket som möjligt samtidigt som säkerhet, cykelprestanda etc. garanteras, måste konstruktören av battericellen packa in mer aktivt material i det begränsade batterikärnans skal. Jag tror att den negativa strömavtagaren kopparfolie kan utvecklas i följande riktningar i framtiden:
1. Ultratunn kopparfolie: Denna trend är nu uppenbar, från 8um till 6um, och nu till 4,5um, som vissa tillverkare introducerar i små partier. Kanske kommer kopparfolie under 4um att främjas till massproduktion i framtiden. Denna funktion är också uppenbar, vilket är att öka volymen och massenergitätheten för batterikärnan så mycket som möjligt, men detta ställer högre krav på tillverkning av kopparfolie och beläggningskontroll av batterikärnan. När allt kommer omkring, ju tunnare kopparfolien är, desto risken för remsbrott under beläggningsprocessen är också högre.
2. Perforerad kopparfolie: det vill säga genom kemisk korrosion skapas mikroporer på kopparfoliens yta för att minska vikten av substratet och öka massenergitätheten för batterikärnan. Det är nödvändigt att kontrollera porstorleken och optimera typen av etsmedel. , den ena är att förhindra att pordiametern blir för stor, vilket gör det svårt att upprätthålla en enkelsidig beläggningsslam, och den andra är att utvärdera inverkan av kvarvarande etsmedel på batterikärnans prestanda, såsom cirkulation, gasproduktion , etc.
3 Sprutning av kopparfolie: Detta motsvarar dubbelsidig kopparplätering på ett plastsubstrat. Detta behåller inte bara funktionen av strömavtagarens elektroniska ledning, utan minskar också vikten av substratet och förbättrar massenergitätheten hos batterikärnan. Men under tillverkningsprocessen kan du möta processutmaningar som kallpressning och fliksvetsning.
När penetrationshastigheten för nya energifordon fortsätter att öka, blir den befintliga kopparfolieproduktionskapaciteten alltmer otillräcklig, och det finns ett visst gap mellan utbud och efterfrågan. Det förväntas att kopparfolieindustrin gradvis kommer att utöka produktionen i framtiden för att möta marknadens efterfrågan på kraftbatterier.
Beredningen av elektrolytisk kopparfolie är huvudsakligen uppdelad i tre steg: kopparupplösning, råfolie och ytbehandling. Processen att lösa upp koppar är att blanda kopparmaterial och svavelsyra i en kopparupplösningstank och reagera för att generera kopparsulfatlösning. Den kemiska reaktionsformeln är följande:
Cu+O2→CuO
CuO+H2SO4→CuSO4+H2O
Under kopparupplösningsprocessen bör uppmärksamhet ägnas åt kontroll av damm i miljön och främmande ämnen i råmaterialvätskan för att förhindra efterföljande fläckar på ytan av kopparfolien, vilket orsakar ojämna fläckar. Denna situation kan fastna på formhuvudet under beläggning, vilket orsakar remsbrott. Därför bör ett filtreringssteg tillsättas i detta steg för att helt filtrera bort föroreningarna i lösningen.
CuSO4-lösningen som erhålls i kopparupplösningsprocessen används som elektrolyt, en titanvals med stor diameter används som katod och den bågformade blylegeringsplattan används som anod. Genom att kontrollera de elektrokemiska processparametrarna kommer kopparjonerna i lösningen att fällas ut vid katoden för att bilda ett kontinuerligt kopparskikt. Genom den kontinuerliga rotationen av katodvalsen kommer den avsatta kopparfolien kontinuerligt att skalas av till rullar för att erhålla råfolie.
